4.7 接触器状态和控制电路 22

4.8 DSP输入输出口电路 23

4.9 隔离通讯接口电路 24

4.9.1 PLC通信接口电路： 24

4.9.2 ECAN隔离通讯接口电路： 25

4.10 IGBT驱动保护电路研究设计 26

4.10.1 IGBT驱动特性与驱动保护要求 26

4.10.2 具有短路保护功能的驱动电路设计 27

4.10.3 IGBT驱动保护电路的改进研究设计 30

总  结 32

参考文 献 33

致     谢 34

1 引  言

1.1 FREEDM微型电网的发展

当下，随着全球经济水平的快速发展，人类对于能源资源的需求量越来越大，我国的能源现况尤为严峻，我国化石能源人均占有量极低，能源保障的压力也越来越重。与此同时，风电、光能等新型能源发电所占比例有所升高，并且其成本正在降低，从而一种可以以新能源发电的新型电网因运而生。我们只有通过不断开发利用太阳能、风能、生物能等新型能源，才能从根本上保证能源供应[1]。在用户附近实施分布式发电是改善能源安全、减少环境污染的一条重要途径[2-3]。

新概念电网FREEDM则可以有效地解决因分布式发电并网而引起的各项技术难题，全名为未来可再生电能传输和管理网络(Future Renewable Electric Energy Delivery and Management)由美国北卡罗来纳州立大学提出[4]。国际上对FREEDM的研究正处于初级阶段，而我国对此的研究更是刚刚起步，需要进一步发展。

1.2 FREEDM基本理论和系统结构

在目前电网框架下的电能仅仅只能从发电厂单向流向用户，而在新概念电网FREEDM中电能可以多向流动，它使每个客户拥有能源消费者和供应者的双重身份。用户可按自己的需求将分布式电网产生的多余电能卖回给电力公司[6]。FREEDM的特点在于使用固态变压器和固态断路器取代传统电力设备中的变压器和传统断路器。

电缆和传输线连接FREEDM的回路，设计电压为10kV，与本地供电系统并网的电压为35kV或110kV，可再生分布式电源、储能设备和负载通过SST提供的接口接入系统。其中电源可采用多种能源如太阳能光伏电池、燃料电池、风力发电机等等，储能设备可使用蓄电池、飞轮等。FREEDM的环形网络结构极大提高了供电可靠性和供电质量。配置系统时，要使分布式电网总功率与系统负荷特性相匹配。根据不同配置方式，FREEDM目前有两种拓扑结构的模型[7]。论文网

第一种则需在环形网络中的每一个设备器的两边分别装置SSFID，在组建网络时需要用到大量的SSFID，因而提高了结构的经济成本。第二种如图1.1所示。

此结构则用了局域划分思想，将一整套的FREEDM划分为若干个区域，每个区域将配置两个SSFID提供保护，这样将可减少SSFID的使用数量。图中一共包含四个SSFID，分别将网络分成三个部分，其中每个部分都含有负载和分布式电源等必要的设备，且均由SST链接进入网络，此结构降低了运营成本低，可行性强,但对于整个系统中继保的要求更高[4]。

图1 FREEDM 系统拓扑结构

2 快速开关整体方案设计